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積極的欠陥制御による高効率・有毒・希少元素フリー薄膜太陽電池の創生

通过主动缺陷控制创建高效、有毒和稀有元素的薄膜太阳能电池

基本信息

批准号：
20H02680
负责人：
田中久仁彦
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はCu2Sn1-xGexS3(CTGS)の欠陥を分光学的手法により分析し、効率低下・効率改善に寄与する欠陥を明らかにすることで効率改善を行うものである。2022年度はCTGS系太陽電池において最高効率が報告されているx=Ge/(Ge+Sn)に近い組成を持ちCu poor でCu/(Sn+Ge=IV)=2.0に近い組成比を中心に詳しく分析を行った。バルクについてはCu poor、Ge/IV=0.2程度でCu/IV=1.61, 1.75, 1.91の発光スペクトルの検討を行った。その結果、発光から明らかにした不純物準位をアクセプタ準位とした場合、いずれの試料においてもアクセプタ準位が約20 meV、約25meV、約50 meV、ドナー準位が約5 meV、約70 meV、約80 meV、約120 meVであることが分かった。いくつかの準位は室温相当の26 meVより深く効率低下の原因となることが分かった。それぞれの欠陥準位はCu/IVが変化しても大きな差はなくCu欠陥量の影響を受けないことが分かった。また、約20 meVの欠陥は第一原理計算の報告よりCu空孔に由来する準位であると結論付けた。薄膜に関してはGeの影響を調べるため、Cu/IVについては最高効率が観測されているCu/IV=1.7程度でGe/IVについては0～0.19のものについて検討を行った。その結果、アクセプタ準位は浅く6～20 meVであり、Ge/IVが変化してもほぼ変化しないことが分かった。効率改善にはSnの一部をGeで置換しバンドギャップを増加させる必要があるが、本研究の結果より、Ge/IVを変化させる、つまりバンドギャップを増加させても浅い欠陥準位を保てることからCTGSは太陽電池光吸収層として優れていることが分かった。

In this study, we analyzed the optical properties of Cu2Sn1-xGexS3 (CTGS), and found that the optical properties of Cu2Sn1-xGexS3 (CTGS) were improved. In 2022, the highest efficiency of CTGS solar cells was reported. x=Ge/(Ge+Sn), Cu poor, Cu/(Sn+Ge=IV)=2.0, and Cu composition ratio was analyzed in detail. Cu poor, Ge/IV=0.2 Cu/IV=1.61, 1.75, 1.91 As a result, the impurity level in the sample is about 20 meV, about 25meV, about 50 meV, and the impurity level is about 5 meV, about 70 meV, about 80 meV, and about 120 meV. The reason for the low efficiency is that the temperature is equivalent to 26 meV. The difference between Cu and IV is affected by the difference between Cu and IV. A report on the first principle calculation of the defect of about 20 meV shows that the origin of Cu holes is at the same level as the conclusion. The effect of Ge on the thin film was investigated. The highest efficiency of Cu/IV was measured at Cu/IV=1.7 and Ge/IV was 0~0.19. As a result, Ge/IV is changed from 6 to 20 meV. The results of this study show that the Ge/IV ratio is changed, the Ge/

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

発光分光によるCu2Sn1-xGexS3のCu/IV族比依存の検討

通过发射光谱研究 Cu2Sn1-xGexS3 的 Cu/IV 基团比率依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
令和2年応用物理学会多元系化合物・太陽電池研究会年末講演会論文集
影响因子：
0
作者：
阿部司; 田中久仁彦
通讯作者：
田中久仁彦

フォトルミネッセンス観測によるCu2Sn1-xGexS3の基礎物性の調査

通过光致发光观察研究 Cu2Sn1-xGexS3 的基本物理性质

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sato Yoshiki J.;Manako Hikari;Homma Yoshiya;Li Dexin;Okazaki Ryuji;Aoki Dai;羽田涼馬，金井綾香，杉山睦，田中久仁彦
通讯作者：
羽田涼馬，金井綾香，杉山睦，田中久仁彦

モノリシック集積型CTS薄膜太陽電池モジュールの作製

单片集成CTS薄膜太阳能电池组件的制造

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
田崎傑士;荒木秀明;茂田井大輝，荒木秀明;髙松貴子，荒木秀明;高橋昌也，茂田井大輝，田崎傑士，赤木洋二，栗本祐司，岡本保，金井綾香，田中久仁彦，荒木秀明
通讯作者：
高橋昌也，茂田井大輝，田崎傑士，赤木洋二，栗本祐司，岡本保，金井綾香，田中久仁彦，荒木秀明

Ge/(Ge+Sn)組成比がCu2(Sn,Ge)S3薄膜太陽電池の電気特性に与える影響

Ge/(Ge+Sn)组成比对Cu2(Sn,Ge)S3薄膜太阳能电池电性能的影响